Odos spalva turi įtakos fototerapijos veiksmingumui naujagimių gelta

Žurnale „Biophotonics Discovery“ paskelbtame teoriniame tyrime teigiama, kad odos spalva ir kitos odos optinės savybės reikšmingai keičia tai, kiek terapinės šviesos iš tikrųjų sugeria bilirubinas gydant naujagimių geltą. Autorių skaičiavimais, didėjant odos pigmentacijai, mažėja taikinį pasiekiančios šviesos dalis, o optimalus fototerapijos bangos ilgis keičiasi – nuo ≈460 nm šviesiai odai iki ≈470 nm tamsiai odai. Išvada paprasta ir nepatogi: „universalios“ lempos ir tie patys apšvitinimo režimai gali neveikti vienodai efektyviai skirtingų fototipų vaikams; terapijos spektras ir galia turėtų būti pritaikyti vaikui.

Tyrimo kontekstas

Naujagimių gelta yra viena iš dažniausių naujagimių hospitalizavimo priežasčių; standartinis gydymas yra fototerapija mėlyna/mėlynai žalia šviesa, kuri nekonjuguotą bilirubiną paverčia vandenyje tirpiais fotoizomerais (įskaitant lumirubiną) ir taip pagreitina jo pašalinimą. Todėl klinikinėse gairėse pabrėžiamas siauras efektyvus bangos ilgių diapazonas (maždaug 460–490 nm) ir pakankamas apšvitos intensyvumas; būtent šiame spektriniame lange bilirubino absorbcija yra maksimali, o šviesa pakankamai giliai prasiskverbia į kūdikio audinius.

Tačiau ne visa lempos skleidžiama energija pasiekia „taikinį“ (bilirubino kiekį odoje ir paviršiniuose induose): dalį šviesos sugeria melaninas ir hemoglobinas, o išsklaidymas daugiasluoksnėje odoje „ištepa“ srautą. Kai šios optinės savybės keičiasi, keičiasi ir efektyvus bangos ilgis: nemažai tyrimų jau užsiminė, kad melsvai žalia šviesa ~478–480 nm gali turėti stipresnį fototerapinį poveikį nei „klasikinė“ mėlyna pikas ~460 nm, o tai siejama su geresniu „bilirubino absorbcijos ↔ prasiskverbimo gylio“ balansu.

Atskiras klausimas yra bilirubino matavimas neinvaziniais prietaisais (TcB): tikslumui didelę įtaką daro odos spalva. Įvairių tyrimų metu tamsesnės odos vaikams nustatytas tiek nepakankamas, tiek per didelis bilirubino kiekio įvertinimas, palyginti su serumo bilirubino kiekiu (TSB); naujausi kontroliuojami tyrimai ir in vitro modeliai rodo, kad tamsi oda dažniau lemia sistemingą matavimo paklaidą, todėl dideles arba „ribines“ TcB vertes reikia patvirtinti TSB.

Atsižvelgiant į tai, aktualūs tyrimai, kurie kiekybiškai apibūdina, kaip tiksliai odos pigmentacija ir kitos odos savybės veikia sugeriamą „naudingą“ dozę fototerapijos metu ir optimalaus bangos ilgio pasirinkimą. Naujas žurnale „Biophotonics Discovery“ atliktas tyrimas išsprendžia šią problemą modeliuodamas šviesos perdavimą naujagimių odoje ir parodo, kad didėjant pigmentacijai, bilirubiną pasiekiančios energijos dalis mažėja, o spektro optimumas pasislenka link ilgesnių bangų (nuo ≈460 nm iki ≈470 nm). Šie rezultatai atitinka platesnę diskusiją apie poreikį atsižvelgti į odos spalvą optinėse medicinos technologijose – nuo fototerapijos iki pulsoksimetrijos.

Kaip tai buvo tiriama

Tventės universiteto, Izalos ligoninės ir Groningeno universiteto Makaronio universiteto komanda sukūrė kompiuterinius modelius, kaip šviesa prasiskverbia pro daugiasluoksnę naujagimių odą, ir apskaičiavo, kaip skirtingomis sąlygomis kinta „naudinga“ absorbuota bilirubino dozė. Jie skyrėsi:

• Pigmentacija (melaninas) yra pagrindinis veiksnys, kuris „perima“ mėlyną šviesą epidermyje;
• Hemoglobino ir bilirubino kiekis yra konkuruojantys absorbentai, turintys įtakos įsiskverbimo gyliui;
• Odos sluoksnių sklaida ir storis yra parametrai, lemiantys, kur šviesos srautas yra „išsiliejęs“.
  Modeliavimas buvo atliktas visame mėlynajame fototerapijos diapazone (apie 430–500 nm), vertinant, kokiais bangos ilgiais bilirubinas sugeria maksimalią energiją, priklausomai nuo odos savybių. Rezultatai labai gerai atitinka tai, kas jau seniai pastebima klinikoje „praktikoje“, bet retai kada atsižvelgiama formaliai: tamsiai odai reikalingas kitoks spektrinis nustatymas.

Svarbiausios išvados – paprastai tariant

Autoriai nurodo tris pagrindinius efektus: pirma, kuo tamsesnė oda, tuo mažiau „naudingos“ šviesos pasiekia bilirubiną, o tai reiškia, kad fototerapija esant tokiai pačiai galiai bus lėtesnė. Antra, pasislenka didžiausias efektyvumas: šviesiai odai maksimali sugerta bilirubino dozė yra maždaug ties 460 nm, tamsiai odai – arčiau 470 nm. Trečia, rezultatą „suvaidina“ ne tik melaninas, bet ir odoje esantis hemoglobinas/bilirubinas bei šviesos sklaida – tai papildomos reguliavimo rankenėlės, jei prietaisas gali perjungti spektrą ir dozę. Kartu tai paaiškina, kodėl tos pačios lempos ir „valandiniai protokolai“ skirtingų fototipų vaikams suteikia skirtingą TcB/TSB sumažėjimo greitį.

Ką tai keičia praktikoje – idėjos „asmeninei fototerapijai“

Klinikoms ir gamintojams rezultatai logiškai veda prie konkrečių veiksmų:

• Spektrinė adaptacija: naudokite šaltinius su perjungiamais bangos ilgiais (pvz., mėlynų šviesos diodų derinius, kurių bangos ilgis 455–475 nm) ir darbinį piką pasirinkite atsižvelgdami į fototipą.
• Dozimetrija „ant odos“, o ne „prie lempos“: sutelkite dėmesį į sugertą bilirubino dozę, o ne tik į apšvitą ant čiužinio; idealiu atveju naudokite įmontuotus jutiklius / modelius, kurie atsižvelgia į pigmentaciją.
• Atsižvelgiant į lydinčius optinius veiksnius: hemoglobiną, bilirubiną odoje ir sklaidą, taip pat keičiasi efektyvumas – naudingi algoritmai galiai reguliuoti grįžtamuoju ryšiu (pagal TcB/TSB dinamiką).
• Teisingas TcB interpretavimas tamsios odos atveju: prietaisai sistemingai nepakankamai įvertina TcB esant didelei pigmentacijai – verta dažniau patvirtinti serumo bilirubino kiekiu ir atnaujinti kalibravimus.

Kodėl tai nestebina biofotonikos?

Fotoninė medicina jau susidūrė su „odos spalvos efektu“ pulsoksimetrijoje ir kitose optinėse technologijose: melaninas „valgo“ šviesą, keisdamas tiek įsiskverbimo gylį, tiek signalo ir triukšmo santykį. Naujagimių fototerapijoje šis veiksnys ilgą laiką buvo nepakankamai įvertintas, nes „mėlynos“ lempos buvo laikomos universaliomis. Naujas darbas panaikina metodologinę spragą: jis kokybiškai patvirtina efektyvumo sumažėjimą tamsioje odoje ir kiekybiškai parodo, kaip keičiasi optimalus bangos ilgis – tai suteikia inžinerines specifikacijas naujos kartos prietaisams.

Apribojimai ir kas toliau

Tai modeliavimas, o ne atsitiktinių imčių klinikinis tyrimas; skaitiniai įverčiai priklauso nuo priimtų odos optinių parametrų ir geometrinių prielaidų. Tačiau rezultatai gerai atitinka nepriklausomus duomenis: in vitro ir klinikinių tyrimų serijos rodo TcB nepakankamą įvertinimą ir skirtingus vaikų, turinčių tamsią odą, atsaką į šviesą. Kitas žingsnis – bandomieji klinikiniai protokolai su reguliuojamomis LED matricomis, kur spektras/galia parenkami pagal fototipą ir lyginamas bilirubino sumažėjimo greitis bei hospitalizacijos trukmė.

Kas tuo ypač domisi?

• Neonatologams ir slaugytojams – teisingam TcB interpretavimui ir fototerapijos intensyvumo / trukmės parinkimui vaikams su tamsiaodžiais.
• Kūrimo inžinieriams – projektuojant daugiaspektrines sistemas su automatiniu odos optinių savybių reguliavimu.
• Reguliavimo institucijoms ir gairių autoriams – atnaujinti fototerapijos standartus atsižvelgiant į fototipą (kaip jau padaryta oksimetrijos atveju).

Originalus šaltinis: AJ Dam-Vervloet ir kt. Odos spalvos ir kitų odos savybių įtaka fototerapijos veiksmingumui gydant naujagimių geltą (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.